门座起重机载荷谱及裂纹扩展特性的研究

发布时间：2021-04-19 15:42

　　门座起重机是现代港口工业生产中最重要的大型机械设备之一。长期以来,港口门座起重机金属结构的疲劳裂纹问题一直为港口相关工作各方人员所关注。以往,门座起重机的设计都仅限于强度和刚度方面,疲劳没有校核过,而门座起重机金属结构的裂纹往往是由疲劳所引起的。因此,加强门座起重机疲劳问题的研究,普及抗疲劳设计的理论和方法有着十分重要的意义;而如何对已经产生明显宏观裂纹的门座起重机进行疲劳裂纹监控也是摆在我们面前的一个全新课题。本文采用BS5400标准,以门座起重机金属结构为研究对象,运用有限元分析软件ANSYS及其参数化技术对门机的运行过程进行参数化建模;根据门机典型工作工况制定门机典型疲劳载荷谱,并对门机结构疲劳强度进行分析;运用VisualC++软件绘制门机疲劳云图;通过分析疲劳结果,找出载荷谱与疲劳结果之间的关系。本文的主要工作如下:（1）运用ANSYS软件中的APDL语言编制命令流实现门机运行过程的参数化建模,并对门机金属结构进行强度分析;（2）根据门机典型工作工况制定门机典型疲劳载荷谱,并分析影响门机典型疲劳载荷谱的相关因素;（3）依据BS5400标准,利用Visual C++程序对门机典... 

【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 概述
    1.2 门座起重机故障调查统计
    1.3 国内外疲劳研究的发展水平与现状
        1.3.1 国外情况概述
        1.3.2 国内情况简述
    1.4 疲劳裂纹扩展的国内外研究进展
    1.5 本文的主要工作
第2章 疲劳特征及疲劳分析方法
    2.1 疲劳破坏的特征
    2.2 抗疲劳设计准则
        2.2.1 无限寿命设计
        2.2.2 安全寿命设计
        2.2.3 损伤容限设计
        2.2.4 耐久性设计
    2.3 抗疲劳设计方法
        2.3.1 名义应力法
        2.3.2 局部应力应变法
        2.3.3 损伤容限设计
        2.3.4 概率疲劳设计
    2.4 抗疲劳设计方法在起重机械中的运用情况
        2.4.1 应力比法
        2.4.2 应力幅法
    2.5 本章小结
第3章 门机有限元模型及强度分析
    3.1 门机结构特点
        3.1.1 变幅过程分析
        3.1.2 回转过程分析
    3.2 门机有限元模型
        3.2.1 主要参数
        3.2.2 门机有限元模型的简化
        3.2.3 模型约束条件
    3.3 门机金属结构强度分析
        3.3.1 门机强度分析位置
        3.3.2 载荷的确定和计算
        3.3.3 载荷组合
        3.3.4 计算结果
    3.4 本章小结
第4章 门机疲劳载荷谱
    4.1 疲劳载荷谱
    4.2 载荷谱的相关参数
        4.2.1 设计寿命
        4.2.2 载荷状态
        4.2.3 疲劳分析位置
        4.2.4 门机典型工作过程
    4.3 门机典型载荷谱
        4.3.1 变幅过程分析
        4.3.2 回转过程分析
        4.3.3 抓斗卸船作业载荷谱
        4.3.4 影响门机载荷谱的因素
    4.4 本章小结
第5章 门座起重机结构疲劳分析
    5.1 BS5400简介
        5.1.1 钢材强度的影响
        5.1.2 焊缝的分类
        5.1.3 疲劳寿命曲线
        5.1.4 可靠度的计算
        5.1.5 BS5400名义应力分析法
    5.2 门机疲劳强度计算
        5.2.1 疲劳分析的相关参数
        5.2.2 疲劳分析结果
        5.2.3 疲劳云图
    5.3 改善门机金属结构疲劳强度的措施
        5.3.1 影响疲劳结果的因素
        5.3.2 改善疲劳强度的措施
    5.4 门机作业过程控制与疲劳损伤
        5.4.1 疲劳损伤与载荷谱之间的关系
        5.4.2 门机作业过程控制
    5.5 本章小结
第6章 疲劳裂纹的扩展与监控
    6.1 疲劳裂纹
        6.1.1 疲劳裂纹分类
        6.1.2 疲劳裂纹扩展的一般规律
        6.1.3 疲劳裂纹扩展速率
    6.2 门机疲劳裂纹的监控
        6.2.1 临界裂纹长度的确定
        6.2.2 巡检周期的计算
    6.3 MQ1030门机巡检周期
    6.4 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 全文展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文及科研项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]我国起重机设计规范中的结构疲劳强度计算[J]. 王重华,黎华,马林霞.  上海海事大学学报. 2006(02)
[2]门座起重机金属结构疲劳寿命测试与估算[J]. 盛延忠,李兆锐.  起重运输机械. 2004(01)
[3]概率疲劳破坏寿命特性研究综述[J]. 邬华芝,高德平,郭海丁.  湖北工学院学报. 2002(04)
[4]抗疲劳制造技术的研究现状与发展趋势[J]. 张 明,王 珉,左敦稳.  机械设计与制造. 2002(02)
[5]国外疲劳研究及应用领域的新发展[J]. 刘德刚,王凤洲,林春虎.  铁道车辆. 2001(09)
[6]起重机钢结构疲劳试验及疲劳设计研究[J]. 李之中,卢薇.  山西科技. 2001(04)
[7]深圳市港口起重机安全状况及分析[J]. 运向勇.  起重运输机械. 2000(01)
[8]港口门座起重机金属结构的故障分布(英文)[J]. 赵章焰,孙国正.  武汉交通科技大学学报. 1999(06)
[9]起重机钢结构的疲劳计算[J]. 周志鳌,曲季浦.  起重运输机械. 1992(12)

博士论文
[1]机械承载结构裂纹诊断、控制与维修方法的研究及应用[D]. 赵章焰.武汉理工大学 2001

硕士论文
[1]门座起重机金属结构疲劳强度研究[D]. 陈小龙.武汉理工大学 2008
[2]基于有限元法的双轴疲劳行为分析[D]. 周尚猛.西南交通大学 2007
[3]钢桥节点焊接局部疲劳寿命分析[D]. 郭聪.大连理工大学 2007
[4]钢桥主桁节点与横梁连接疲劳性能研究[D]. 张鹏.西南交通大学 2007
[5]结构疲劳裂纹扩展的数值模拟[D]. 王永伟.大连理工大学 2006
[6]桥式起重机主梁疲劳寿命研究[D]. 杨先勇.武汉科技大学 2005
[7]钢桥整体节点疲劳性能试验与研究[D]. 任伟平.西南交通大学 2004
[8]起重机结构安全性评价系统及基于有限元法的可靠性研究[D]. 单海云.武汉理工大学 2004
[9]四种起重机规范结构疲劳设计的对比研究[D]. 单葆郁.上海海事大学 2003
[10]铸造起重机主梁结构的疲劳寿命研究[D]. 吴小珍.武汉科技大学 2003



本文编号：3147836